怎么样理解爱因斯坦的相对论?为什么时间会不一样?
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首先应该问,在不同惯性参照系中,时间为什么要一样呢?不同参照系中时间是同步的,这是经典力学中一个未经证明的前提,而相对论否定了这个前提的存在。
先讲一个物理现象:如果你静止拿着枪射击,向前射击和向后射击,子弹速度一样。如果你骑着奔跑的马向前和向后射击,地面上看子弹的速度是向前射击的速度比向后射击的速度快,差值是2倍的马奔跑速度。这个好理解。
但是,19世纪末,科学家发现一个无法解释的现象,如果一个人在地面上用一个灯向前照向后照,光速是一样的,如果骑着马向前照向后照,当时的物理学家认为在地面上看应该是向前的光速快于向后的光速,可是实验结果是两个光速是一样的。更让人奇怪的是,在马背上测量向前向后的光速(以马为静止大地为运动)也是一样的。这在经典力学中是不可解释的。
爱因斯坦的相对论解释了这个实验。因为我们在经典力学中认为马上的时间和地面的时间是一样快,马上看到的地面的尺子长度和地面看到的同样的尺子长度是一样长。爱因斯坦的相对论对此提出了怀疑,在否定以上“不言自明”的常识基础上,推出了相对论。在相对论中,不同参照系中的时间和对同一个物体测量的长度是不一样的。
如果马是匀速跑动,这个问题就是狭义相对论,如果马是加速跑动,这个问题就是广义相对论。根据爱因斯坦的理论,不存在一个绝对静止的参照系(如大地),马背上的参照系和大地参照系不存在谁是静止谁是运动的问题,运动都是相对的。爱因斯坦的理论让惯性力,引力等等都在这个相对性理论中是自洽的。
先讲一个物理现象:如果你静止拿着枪射击,向前射击和向后射击,子弹速度一样。如果你骑着奔跑的马向前和向后射击,地面上看子弹的速度是向前射击的速度比向后射击的速度快,差值是2倍的马奔跑速度。这个好理解。
但是,19世纪末,科学家发现一个无法解释的现象,如果一个人在地面上用一个灯向前照向后照,光速是一样的,如果骑着马向前照向后照,当时的物理学家认为在地面上看应该是向前的光速快于向后的光速,可是实验结果是两个光速是一样的。更让人奇怪的是,在马背上测量向前向后的光速(以马为静止大地为运动)也是一样的。这在经典力学中是不可解释的。
爱因斯坦的相对论解释了这个实验。因为我们在经典力学中认为马上的时间和地面的时间是一样快,马上看到的地面的尺子长度和地面看到的同样的尺子长度是一样长。爱因斯坦的相对论对此提出了怀疑,在否定以上“不言自明”的常识基础上,推出了相对论。在相对论中,不同参照系中的时间和对同一个物体测量的长度是不一样的。
如果马是匀速跑动,这个问题就是狭义相对论,如果马是加速跑动,这个问题就是广义相对论。根据爱因斯坦的理论,不存在一个绝对静止的参照系(如大地),马背上的参照系和大地参照系不存在谁是静止谁是运动的问题,运动都是相对的。爱因斯坦的理论让惯性力,引力等等都在这个相对性理论中是自洽的。
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